In this “application note” explains how to control the Danaher drives connected with a MicroQMove device using the CANOpen bus. In this way the user can figure out how to navigate at the time of construction of a communication network. The MicroQMove device in this example is an R502BF.

The 502BF product is a programmable system consists of a main processing unit (CPU) and a series of cards that manage local inputs and outputs internally connected via a data bus. On this internal bus identifies a number (depends to the model) of card slots and numbered starting to 2. For example the 502BF product allows you to install up to 5 cards, then the slot numbering on the bus will be from 2 to 6.
When you create a CANOpen network, the number of slots is extended up to 12 thus making available additional I/O present on devices that implement the DS-401 profiles of communication “Communication profile for generic I/O modules” and DS-402 “Device Profile Drives and Motion Control”. The CANOpen network only supports a configuration with devices that belong to the same profile, so it is not possible to have generic I/O modules with the same network drives. Also when you use a network configured for devices by DS-402 type (driver), These must all be of the same manufacturer. In this document, we'll discuss connecting and setting up a network in which all devices are drives Danaher.

The product is equipped with a CANbus port that implements a CANOpen standard communication protocol. This Protocol is used to implement a process communication We can define simplistically a “internal bus expansion”. This means that for all intents are used process data communication to present to the system I/O information coming from the CANOpen bus and this information is addressed as if they belonged to additional card slots present “virtually” on the position from 7 to 12. This solution makes it easy and intuitive CANOpen network configuration.

The CANOpen is a communication protocol based on CAN serial bus. The CANOpen expect the hardware of a device connected has a CAN receiver (CAN-transceiver) and a CAN controller as established by the ISO 11898. The CANOpen communication profile, CiA DS-301, implements both cyclic communications that event-oriented communication, thus reducing the load on the bus while maintaining low reaction times. You can achieve high performance in terms of the amount of Exchange data even at relatively low speeds, reducing problems related to EMC rules and wiring costs. The physical medium used by the CANOpen Protocol is a line bus differential pair with common return complies with ISO 11898. The bus length is limited by the speed of communication as follows:

Here are the steps to the creation and configuration of a network:

• connect the drives to the QEM instrument. For details about the choice of the connecting cable, the structure of the network, etc. refer to the specifications available from the site Can-Cia
• design the network type
• insert the terminating resistors on the first and last node in the network. To do this on the drive connector Danaher connect a resistor to 120 Ohm between the pins 9 and 6, while for the instrument QEM, the resistance is already internally provided and then turn it on (consult QEM product installation manuals for the operations)
• with Qview development environment to create a new project by defining a device of CANOPEN type that execute all configuration operatios, diagnostics and network management.

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; Internal device declaration
;------------------------------
INTDEVICE
FieldB1 CANOPEN 0004 500 0

In the above example was declared a device with sample time 4ms and 500kbps comunication rate

• insert into configuration unit, in the Declaration section of the BUS, a card type C402A on one of the available slots for the CANOpen network. The following example shows the configuration for a 502BF product connected with a driver:

;----------------------
; Qmove Bus declaration
;----------------------
BUS
1 502BF 99
2 . .
3 . .
4 . .
5 . .
6 . .
7 C402A .

• add a Qcl unit without any additional code
• set the rate of communication. To set the rate of the 502BF product You must define the value in kbps in the definition of the CANOPEN device. Accepted values are 1000, 500, 250 and 125.
  

In the example we have chosen the speed 500 kbps. There is also another way of setting the rate to be used when you think would be necessary to change the speed even without intervention in the Qcl application. In this case you set zero in the speed during the declaration of the device and then choose the speed through the dip-switches:

* use the software provided by the manufacturer of the drive for setting parameters. Open the Basic setting by clicking on the button:

• set the “indirizzo” field at the 1 value and the CAN baudrate field bus to the 500 kBaud value:

• from the QView, compile and download the application you previously created. Verify that there is not present a Bus Error or a Watchdog Error. Finally, by opening the bus monitor, verify that the driver is recognized. The BUS information window should look like this:

For correctly manage from the QEM device, the Danaher driver must be properly configured. Here are the steps to do this, This refers to the software that comes with the drive:

• restore the default values of the drive to start the parameterization from a known situation and repeatable. To do this press the button shown in the picture:

• set the motor data. Press the Motor button:

• manually set the parameters, or load the values using an external file supplied by the manufacturer:

• press the speed button and set the acceleration and deceleration ramps at 1 ms:

• in the main screen AMPLIFIER, set OPMODE = 5) Placing External Movement:

• Open the TERMINAL screen by pressing the button:

• Enter the following commandsa:

1. AENA 0: defines the State of the art software enabling drive ignition, setting it to 0 will be provided by 502BF and not automatically enabled
2. PTBASE 16: defines the interval between two SYNC message for for the implementation of the set-point position and sending the position of axles and is calculated using the follow formula: PTBASE = 4*(tcamp CANOPEN device)
3. FPGA 3: enables handling of synchronizing multiple drives via CANOpen
4. SYNCSRC 3: abilita la sincronizzazione di più azionamenti via CANOpen
5. BOOT 1: enable quick Boot mode on power up. The drive will take about 2 seconds to get ready instead of 15 seconds
6. PRBASE 16: imposta la risoluzione di posizione interna a 2^16 per essere compatibile con il prodotto 502BF
7. PGEARI 65536: numerator of position resolution
8. PGEARO 65536: denominator of position resolution

• Save the settings on the drive:

After setting the parameters on driving we can execute the axis calibration, which you should perform in two stages:

• calibration of the speed loop (non-communicating with the drive in CANOpen to 502BF)
• calibration of the position loop executing movements with the 502BF

Per tarare il loop di velocità è necessario: impostare sulla videata OPMODE 0 = Velocità Digitale. Aprire la videata VELOCITA e impostare le rampe di accelerazione e decelerazione ad un valore di circa 100ms (a seconda del carico collegato al motore). Far eseguire dei movimenti al motore usando dalla videata OSCILLOSCOPIO le funzioni Velocità F6 o F8 cliccando sul pulsante Avvio nel riquadro Servizio.

A questo punto cliccare sul pulsante Avvio Oscilloscopio che mostrerà il posizionamento del motore. Agire sui parametri della videata VELOCITA:

• Kp: guadagno proporzionale di velocità
• Tn: tempo di integrazione guadagno proporzionale di velocità

Aumentare il guadagno Kp fino a quando il motore comincia a vibrare, quindi ridurlo ad un valore in cui è stabile (un valore troppo basso equivale ad una risposta lenta del motore, mentre un valore troppo alto rende il motore troppo brusco ed oscillante). Il parametro Tn, in millisecondi, rappresenta il tempo di azione integrale del guadagno proporzionale di velocità: questo valore cresce con l'aumentare della taglia del motore e con l'aumentare dell'inerzia del carico. Valori troppo bassi di Tn con grosse inerzie comportano movimenti bruschi del motore e forti overshoot, mentre valori troppo alti comportano una risposta lenta del motore. Se modificando Kp e Tn non si ottiene una buona taratura si può usare il parametro PID-T2: un filtro passa basso sul guadagno proporzionale di velocità: un valore troppo basso o troppo alto rende la risposta dell'asse rispettivamente troppo rapida o troppo lenta.

Al termine della taratura dell'anello di velocità si passa alla taratura dell'anello di posizione, impostando i parametri Rampa di Accelerazione e Decelerazione a 1ms e OPMode al valore 5)Posiz. Movim.Est. per lavorare in modalità CanOpen con il 502BF.
Aprire in Qview l'applicativo DEMO_CANOPEN_DRIVE. Questo applicativo controlla un drive con indirizzo nr.1 con rate 500 kbps. Scaricare l'applicativo e dare RUN alla CPU.
Impostando la variabile gbtest = 3, l'azionamento inizia a fare una serie di movimenti tra due quote. Per modificare i tempi di accelerazione fare riferimento al device an01 (EANPOS) mentre per le quote di posizionamento fare riferimento al codice nella unità MOVEMENT.

Aprire la videata Posizione e andare a modificare i parametri dell'anello di posizione Kv (guadagno proporzionale di posizione) e Ff (fattore di Feed Forward) in modo da verificare il comportamento dell'asse.
Il fattore di Feed Forward determina la percentuale con cui il fattore di velocità viene considerato nel calcolo della retroazione di posizione.
Anche in questo caso è possibile verificare i valori di errore con lo strumento Oscilloscopio.

Queste indicazioni per la taratura devono essere intese solo come traccia. Fare riferimento alla documentazione ufficiale dell'azionamento per indicazioni più precise.

Questo applicativo di esempio implementa tutto il codice necessario per la gestione di un drive comandato via CANOpen. Può essere utilizzato come codice di esempio o come punto di partenza per sviluppare la propria applicazione.
L'applicativo è composto da due unità: CANOPEN e MOVEMENT.

MOVEMENT è una semplice unità che implementa una sequenza di movimenti. La variabile gbtest a seconda del valore può implementare le seguenti sequenze:
0 = nessuna operazione
1 = movimento continuo tra due quote (0 e 50000). Verso quota zero movimento normale, verso quota 50000 movimento in limitazione di coppia e con errore inseguimento disabilitato
2 = avvio procedura di homing
3 = movimento continuo tra due quote (0 e 10000)

CANOPEN è destinato alla gestione della rete CANOpen. È l'unica unità che fa uso del device; essa esegue le seguenti macro operazioni:

La parte gestione operazioni continue è implementata nella procedura Qcl chiamata DR_GET_VALUES, è utilizzata per leggere alcuni valori dal drive attraverso degli SDO. Questi valori vengono messi su delle variabili e resi disponibili per le altre unità. Sono sempre operazioni di lettura. Più variabili vengono lette e più bassa sarà la frequenza di aggiornamento del dato.

La parte gestione operazioni a richiesta è implementata nella procedura QCL DR_REQUEST, è utilizzata per tutte quelle operazioni che devono essere eseguite ad evento (per esempio una scrittura di un parametro). L'evento deve essere scatenato in un'altra unità.
Per scatenare l'evento bisogna impostare un valore nella variabile gbDrRequest, per attendere la conclusione dell'operazione bisogna attendere che lo stesso valore venga impostato nella variabile gbDrAnswer. Ogni operazione può avere una o più variabili di scambio valore. Vediamo una tabella riassuntiva delle operazioni ora implementate.

L'azionamento viene comandato mediante l'invio via CANOpen delle informazioni di posizione. Questo significa che all'azionamento è delegato il compito di realizzare la regolazione di corrente, velocità e posizione.
Le informazioni che transitano via CANOpen sono sempre in forma relativa e non assoluta. Questo significa che l'azionamento muove il motore senza conoscere la posizione assoluta e quindi senza avere dei limiti software (che sono invece implementati nel device del prodotto 502BF).
La posizione reale del motore viene letta via CANOpen e resa disponibile nei parametri encoder e posit del device stesso. La risoluzione di questa informazione dipende dal trasduttore utilizzato nell'azionamento. Se si utilizza un resolver con il parametro PRBASE al valore 16, ad ogni giro del motore verrà contato un valore pari a 65536. In pratica però per default esiste un fattore di divisione pari a 4 tra l'informazione fornita dal drive e quella letta dal 502BF. Questo fattore è programmabile attraverso un comando QDO del device CANOPEN. Il fattore di divisione è stato inserito per evitare effetti di overflow durante la lettura. È infatti necessario (come per tutti gli altri device interni) che ad ogni tempo di campionamento del device la posizione non sia modificata per un valore maggiore di 2^15 (32768) bit encoder.

E' importante per il corretto funzionamento che il tempo di campionamento del device CANOPEN coincida con tempo di campionamento di tutti i device che utilizzano questo bus di campo. A causa di restrizioni nell'azionamento Danaher il tempo di campionamento deve essere pari ad uno dei seguenti valori: 2,3,4,5,8,10,20 msec.

Gli errori di comunicazione possono essere monitorati con i parametri errflags, maxrxerr, maxtxerr, busload e maxtraffic del device CANOPEN.
I parametri busload e maxtraffic devono essere utilizzati per verificare l'effettivo utilizzo del bus. Il valore non deve mai superare 80.0%. Questo dato determina anche il numero di azionamenti che è possibile utilizzare. L'utilizzo del bus dipende dai seguenti fattori: